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在六方氮化硼上生長(zhǎng)的硼酚

信息來(lái)源：本站 | 發(fā)布日期： 2021-11-19 09:10:22 | 瀏覽量：889608

摘要：

萊斯大學(xué)材料科學(xué)家的一項(xiàng)研究表明，以一種容易從基質(zhì)中分離出來(lái)的方式生長(zhǎng)硼烯(2d硼)是有可能的。他們計(jì)算出在六方氮化硼上生長(zhǎng)的硼酚可以使硼酚沿著基片中臺(tái)階的邊緣成核。圖片來(lái)源:Ksenia Bets/Rice大學(xué)如果萊斯大學(xué)研究人員的一種新方法能夠付諸實(shí)踐，硼酚可能會(huì)讓材…

萊斯大學(xué)材料科學(xué)家的一項(xiàng)研究表明，以一種容易從基質(zhì)中分離出來(lái)的方式生長(zhǎng)硼烯(2d硼)是有可能的。他們計(jì)算出在六方氮化硼上生長(zhǎng)的硼酚可以使硼酚沿著基片中臺(tái)階的邊緣成核。圖片來(lái)源:Ksenia Bets/Rice大學(xué)
如果萊斯大學(xué)研究人員的一種新方法能夠付諸實(shí)踐，硼酚可能會(huì)讓材料科學(xué)家們感到興奮，并開始實(shí)現(xiàn)他們的雄心壯志。
萊斯大學(xué)喬治·r·布朗工程學(xué)院的材料理論家Boris Yakobson和他的團(tuán)隊(duì)提出了一種合成硼酚的方法，硼的二維版本，在某種程度上更容易釋放或操縱。
根據(jù)該小組發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)期刊《ACS Nano》上的論文，這將涉及在六方氮化硼(hBN)——一種絕緣體——上生長(zhǎng)這種奇異材料，而不是通常用于分子束外延(MBE)的更傳統(tǒng)的金屬表面。
較弱的范德華力之間的增長(zhǎng)硼酚和相對(duì)惰性的化學(xué)六氮化硼，將使它更容易從基片上去除材料用于應(yīng)用。它也將允許更簡(jiǎn)單的直接評(píng)估硼酚(而不是將它從襯底上提出來(lái))的電漿子和光子特性，也就是說(shuō)，光處理特性，因?yàn)闆](méi)有金屬襯底的干擾。這也將有助于對(duì)其電子特性的實(shí)驗(yàn)，這可能會(huì)對(duì)那些研究超導(dǎo)的人產(chǎn)生興趣。
Yakobson團(tuán)隊(duì)，包括第一作者和研究生ruqiyuan和共同作者Luqing Wang, Rice校友，和研究科學(xué)家Ksenia Bets，計(jì)算了硼酚和hBN的原子級(jí)能量。他們發(fā)現(xiàn)，階梯式和平臺(tái)式的hBN襯底促進(jìn)了硼原子在MBE室中的漂浮，形成核生長(zhǎng)。
因?yàn)閔BN和石墨烯一樣，有雞絲狀的六角形晶格，它的原子排列也允許在其表面形成新的晶體的邊緣外延生長(zhǎng)。在外延過(guò)程中，新材料的生長(zhǎng)在一定程度上由下面的晶格決定。在這種情況下，增長(zhǎng)反而發(fā)生在高原上升的一側(cè)。
特別地，精確的從頭計(jì)算表明，硼原子對(duì)hBN臺(tái)階及其鋸齒形邊具有“高親和力”，繞過(guò)襯底上任何其他位置的成核勢(shì)壘。這使得晶體的生長(zhǎng)開始在一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上。
“表面上的臺(tái)階是一維實(shí)體，硼對(duì)臺(tái)階的親和性使得一維成核成為可能，這是眾所周知的，沒(méi)有熱力學(xué)障礙，”Bets說(shuō)?！斑@是一種破冰船，因?yàn)槌珊藥缀鯖](méi)有障礙，然后延伸到所需的2D硼烯?！?
阮注意到，在從物理化學(xué)的角度審視這個(gè)想法之后，困難的部分開始了。“最費(fèi)力的部分是以最高的精度呈現(xiàn)所有的量化值和參數(shù)，”他說(shuō)。“對(duì)于我們的大型結(jié)構(gòu)，這涉及到使用相當(dāng)昂貴和耗時(shí)的計(jì)算方法。”
這種生長(zhǎng)機(jī)制表明，研究人員還可以考慮將石墨烯作為基質(zhì)。他們的計(jì)算表明，石墨烯固有的晶格能將硼原子或二聚體困在表面，并阻止它們成核成硼烯。
雅克布森在預(yù)測(cè)硼原子的作用方面有著堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，然后觀察實(shí)驗(yàn)室成功地接受了這個(gè)挑戰(zhàn)。他希望最新的理論也能如此。
他說(shuō):“這個(gè)過(guò)程看起來(lái)非常合乎邏輯，而且這種方法似乎令人信服，我們確實(shí)希望全世界的實(shí)驗(yàn)人員能嘗試一下，就像我們?cè)缧r(shí)候提出的在金屬上合成的主張那樣。”“我們很樂(lè)觀，但也在祈禱。在實(shí)驗(yàn)室里，意外發(fā)現(xiàn)通常意味著一個(gè)愉快的結(jié)果，但也可能是一個(gè)驚喜，可能是一個(gè)意想不到的障礙?！?
雅可布森是卡爾·f·哈塞爾曼材料科學(xué)和納米工程教授，也是萊斯大學(xué)的化學(xué)教授。

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